地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿生長和產(chǎn)量的影響

張樹振，麥麥提敏·乃依木,2，陳述明，張 博

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，西部干旱荒漠區(qū)草地資源與生態(tài)教育部重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)草原總站，烏魯木齊 830049)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作為一種優(yōu)良的豆科牧草，在草牧業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位，2019年中共中央國務(wù)院《關(guān)于堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展做好“三農(nóng)”工作的若干意見》明確提出，合理調(diào)整糧經(jīng)飼結(jié)構(gòu)，發(fā)展青貯玉米、苜蓿等優(yōu)質(zhì)飼草料生產(chǎn)。紫花苜蓿還是一種耗水較大的牧草，研究表明，紫花苜蓿整個生育期的耗水量可達2 250 mm[1]。灌水對紫花苜蓿的生長發(fā)育有著重要的作用，如何利用有限的水資源來促進紫花苜蓿的生產(chǎn)是當(dāng)前迫切需要解決的問題[2]。鑒于此，通過現(xiàn)代化的灌溉技術(shù)實現(xiàn)紫花苜蓿高效節(jié)水生產(chǎn)勢在必行。

地下滴灌作為一種新興的節(jié)水灌溉技術(shù)，被認為是未來節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。近年來，地下滴灌技術(shù)在紫花苜蓿生產(chǎn)中得到應(yīng)用，圍繞紫花苜蓿地下滴灌技術(shù)科研工作者在管道布設(shè)[3]、耗水規(guī)律[4]、灌溉指標[2]和水肥耦合[5]等方面開展了系列研究。調(diào)虧灌溉是另一種高效的節(jié)水灌溉技術(shù)，地下滴灌主要從工程技術(shù)層面出發(fā)，通過改變水分供給方式提高水分利用效率，調(diào)虧灌溉則是從作物生理生化角度出發(fā)，通過作物自身對水分脅迫的響應(yīng)實現(xiàn)水分高效利用[6,7]。然有關(guān)紫花苜蓿地下滴灌方式下調(diào)虧灌溉的研究鮮有報道[8]，此外不同地區(qū)土壤、氣候等環(huán)境條件不同對灌溉的要求也存在差異。鑒于此，本文在田間地下滴灌條件下，探討紫花苜蓿生長及其飼草產(chǎn)量對調(diào)虧灌溉的響應(yīng)，從而為紫花苜蓿高效節(jié)水灌溉提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在呼圖壁縣種牛場新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草地生態(tài)試驗站進行(86°7′E 44°8′N)，該地區(qū)為典型的大陸性干旱氣候，年均降水量163.1 mm，年蒸發(fā)量2 312.7 mm；試驗地土壤主要為鹽化灰漠土，pH值為8.12，有機質(zhì)1.96%，堿解氮21.73 mg/kg，速效磷12.33 mg/kg，速效鉀144.54 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗紫花苜蓿品種為新牧4號紫花苜蓿(Medicago sativa L. cv. ‘Xinmu NO.4’)，由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院提供；試驗地于2016年5月播種，播種方式為條播，播量為19.5 kg/hm2；灌溉采用地下滴灌，毛管為內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，滴灌帶間距為60 cm，埋深15 cm；試驗小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，2016年度以建植為主，所有小區(qū)常規(guī)田間管理。

1.3 試驗設(shè)計

2017年設(shè)置3個灌水下限處理，田間持水量的70%為正常灌溉水平，田間持水量的50%和60%為調(diào)虧灌溉處理，每個處理3次重復(fù)。土壤含水量用MP-406土壤水分測定儀測定(體積含水量)，試驗地田間持水量為38.8%，土壤體積含水量每3天測定1次，達到或低于設(shè)置的灌溉下限時進行灌溉，每次灌溉量為600 m3/hm2。2017全年共收獲3茬(第1茬為6月4日、第2茬為7月20日、第3茬為9月12日)，收獲期測定株高、葉綠素SPAD值、莖葉比和產(chǎn)量等指標。

1.4 測定指標與方法

株高測定，各處理每個小區(qū)隨機選取5株，用直尺測定其絕對高度。葉綠素相對含量使用便攜式SPAD-502葉綠素儀測定頂部第2葉片的葉綠素SPAD值，即葉綠素相對含量。利用1 m×1 m樣方，測定樣方內(nèi)鮮草和干草重量，并測量整個小區(qū)鮮草產(chǎn)量，依據(jù)樣方測定的鮮干比計算干草產(chǎn)量；隨機選取樣方內(nèi)500 g鮮草，莖葉分離后測定莖干重和葉干重，計算莖葉比。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS17.0軟件對所測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，文中結(jié)果用均值±標準誤描述，采用Excel 2016制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿株高的影響

如圖1所示，第1茬和第2茬均表現(xiàn)出隨灌溉下限提高株高呈增加趨勢，第1茬株高間不存在顯著差異(P>0.05)，這可能和初春積雪融水較多，土壤基礎(chǔ)含水量高有關(guān)，第2茬灌溉下限70%和60%處理顯著高于50%灌溉下限處理(P<0.05)。灌溉下限對紫花苜蓿第3茬株高無顯著影響(P>0.05)，且沒有明顯規(guī)律。3個茬次間株高比較表明，第1茬株高最高，第2茬次之，第3茬最低，第1茬70%灌溉下限處理株高最高，為105.08±7.73 cm。

圖1 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿株高的影響Fig.1 Effect of RDI on plant heights of alfalfa under SDI

2.2 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿葉綠素含量的影響

3種灌溉下限在第1茬和第2茬對紫花苜蓿葉綠素含量沒有顯著性影響(P>0.05)，但整體表現(xiàn)出70%灌溉下限處理葉綠素含量高于其他處理。第3茬表現(xiàn)出與前2茬不同的趨勢，灌溉下限70%和60%之間不存在顯著差異(P>0.05)，這兩種灌溉下限處理顯著高于50%灌溉下限處理。葉綠素SPAD值在第2茬70%灌溉下限處理最高，為65.55±0.84(見圖2)。

圖2 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿葉綠素含量的影響Fig.2 Effect of RDI on chlorophyll content of alfalfa under SDI

2.3 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿莖葉比的影響

在同一茬次，處理間紫花苜蓿莖葉比不存在顯著差異(P>0.05)，3種灌溉處理下均表現(xiàn)出第1茬最高，第3茬次之，第2茬最低的趨勢。其中，第1茬和第2茬60%灌溉下限處理下的莖葉比低于其他2種灌溉下限處理(見圖3)。

圖3 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿莖葉比的影響Fig.3 Effect of RDI on stem: leaf ratio of alfalfa under SDI

2.4 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響

如表1所示，第1茬灌溉下限70%處理顯著高于50%處理(P<0.05)，產(chǎn)量提高26.23%；第2茬變化趨勢與第1茬相似，灌溉下限70%處理顯著高于50%處理(P<0.05)，產(chǎn)量提高65.7%；第3茬，3種灌溉處理干草產(chǎn)量沒有顯著差異(P>0.05)。總產(chǎn)量比較表明，70%灌溉下限顯著高于50%處理，產(chǎn)量增加40.66%，60%灌溉下限處理與其余2種灌溉處理沒有顯著差異(P>0.05)。不同灌溉下限處理各茬次占總產(chǎn)量的比例也存在差異，灌溉下限為50%處理時，3茬產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比率分別為68.80%、10.40%和20.80%；灌溉下限為60%處理時，3茬產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比率分別為62.55%、20.88%和16.67%；灌溉下限為70%處理時，3茬產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比率分別為61.87%、21.61%和16.52%。輕度調(diào)虧灌溉(灌溉下限為田間持水量的60%)干草產(chǎn)量和對照灌溉(灌溉下限為田間持水量的70%)不存在顯著差異(P>0.05)，重度調(diào)虧灌溉(灌溉下限為田間持水量的50%)干草產(chǎn)量顯著低于對照灌溉處理。

表1 地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響t/hm2

Tab.1 Effect of RDI on hay yield of alfalfa under SDI

處理第1茬第2茬第3茬總產(chǎn)量50%5.49±0.15b0.83±0.37b1.66±0.05a7.98±0.41b60%6.23±0.15ab2.08±0.39ab1.66±0.15a9.96±0.31ab70%6.93±0.42a2.42±0.43a1.85±0.32a11.20±1.02a

注：不同小寫字母表示同列在0.05水平上存在顯著差異。

3 討 論

紫花苜蓿種植地區(qū)的年降水量以600～800 mm最適宜，超過1 000 mm不適于苜蓿生長，降雨不足地區(qū)需要進行灌溉以滿足苜蓿正常生長[9]。在生產(chǎn)中灌溉是維系紫花苜蓿栽培、草地穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)的主要措施之一，灌水量不足會減弱紫花苜蓿的生產(chǎn)潛力，而降雨或灌水量過高也會引起苜蓿減產(chǎn)，甚至死亡[10]。株高是反映牧草產(chǎn)量的重要指標之一，本研究結(jié)果表明第1茬和第2茬株高均表現(xiàn)出隨灌溉下限增加而增加，但60%調(diào)虧灌溉處理與70%灌溉處理差異不顯著。張松[11]等研究表明隨灌水量減少，株高呈遞減趨勢，該結(jié)果與本文研究一致。

選擇適宜的灌溉指標是進行合理灌溉的關(guān)鍵，在各種灌溉指標中土壤含水率指標是目前比較成熟的可行指標[12]，通過調(diào)虧灌溉試驗確定灌溉下限可有效指導(dǎo)苜蓿節(jié)水灌溉生產(chǎn)。董國鋒等研究表明苜蓿輕度水分調(diào)虧(田間持水量的60%～65%)處理較充足灌溉(田間持水量的65%～70%)處理苜蓿干草產(chǎn)量差異不顯著[13]，一定灌水范圍內(nèi)苜蓿干草產(chǎn)量隨灌水量增加而增加，輕度水分調(diào)虧不會引起苜蓿干草產(chǎn)量的降低[14]。本研究結(jié)果表明，田間持水量的60%調(diào)虧灌溉處理與70%灌溉下限處理干草產(chǎn)量無顯著差異，但顯著高于50%灌溉下限處理，且隨灌溉下限提高苜蓿干草產(chǎn)量呈遞增趨勢，該結(jié)果與寇丹[8]等研究結(jié)果一致。

本文從水分因子出發(fā)研究了地下滴灌條件下調(diào)虧對苜蓿飼草生產(chǎn)的影響，可為苜蓿生產(chǎn)提供技術(shù)參考。鑒于苜蓿飼草生產(chǎn)受到土壤、氣候和田間管理等多因素的影響[14]，且為多年生牧草，后續(xù)還需在多年定點試驗的基礎(chǔ)上開展多因素調(diào)控對苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

4 結(jié) 語

地下滴灌條件下，調(diào)虧灌溉對苜蓿株高具有顯著影響，隨調(diào)虧程度增加株高呈遞減趨勢；適度調(diào)虧灌溉對紫花苜蓿葉綠素SPAD值和莖葉比影響不顯著；隨水分調(diào)虧紫花苜蓿干草產(chǎn)量呈遞減趨勢，輕度調(diào)虧灌溉(田間持水量60%)下紫花苜蓿產(chǎn)量無顯著降低。綜合分析表明，試驗區(qū)地下滴灌適宜灌溉下限為田間持水量的60%灌溉下限處理。